Java网络编程 - TCP通信
文章目录
-
- TCP通信
-
- 快速入门(一发一收)
-
- 编写客户端代码
- 编写服务器代码
- 多发多收
- 多发多收(同时接受多个客户端)
- 线程池优化
TCP通信
快速入门(一发一收)
TCP协议回顾:
TCP是一种面向连接，安全、可靠的传输数据的协议
传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
在连接中可进行大数据量的传输
TCP通信模式:
在java中只要是使用java.net.Socket类实现通信，底层即是使用了TCP协议
编写客户端代码
Socket(客户端):
| 构造器 | 说明 |
|---|---|
| Socket(String host , int port) | 创建发送端的Socket对象与服务端连接，参数为服务端程序的ip和端口。 |
Socket类成员方法:
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| OutputStream getOutputStream() | 获得字节输出流对象 |
| InputStream getInputStream() | 获得字节输入流对象 |
客户端实现步骤:
- 创建客户端的Socket对象，请求与服务端的连接。
- 使用socket对象调用getOutputStream()方法得到字节输出流。
- 使用字节输出流完成数据的发送。
- 不建议直接关闭socket管道释放资源, 一般用户退出时才会关闭。
/**
客户端
*/
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建socket通信管道请求与服务端进行连接
/**
参数一: 服务器IP地址
参数二: 服务器端口号
*/
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 7777);
// 2. 从socket通信管道中获取到字节输出流
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 包裹低级字节输出流为字节打印流
PrintStream ps = new PrintStream(os);
// 3. 打印流发送消息
ps.println("我是TCP的客户端");
ps.flush(); // 刷新
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
编写服务器代码
ServerSocket(服务端):
| 构造器 | 说明 |
|---|---|
| ServerSocket(int port) | 注册服务端端口 |
ServerSocket类成员方法:
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| Socket accept() | 等待接收客户端的Socket通信连接 连接成功返回Socket对象与客户端建立端到端通信 |
服务端实现步骤:
- 创建ServerSocket对象，注册服务端端口。
- 调用ServerSocket对象的accept()方法，等待客户端的连接，并得到Socket管道对象。
- 通过Socket对象调用getInputStream()方法得到字节输入流、完成数据的接收。
- 不建议直接关闭socket管道释放资源, 一般用户退出时才会关闭。
/**
服务器
*/
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建ServerSocket对象注册服务器端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
// 2. 调用accept方法, 等待客户端连接, 连接成功返回socket管道对象
Socket socket = serverSocket.accept();
// 3. 从socket管道中获取字节输入流, 完成数据接受
InputStream is = socket.getInputStream();
// 把字节输入流包装为缓冲字符输入流进行消息接收
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
// 按照行读取
String message;
if ((message = br.readLine()) != null) {
System.out.println(message);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
多发多收
需求：
- 使用TCP通信方式实现：多发多收消息。
具体要求：
- 可以使用死循环控制服务端收完消息继续等待接收下一个消息。
- 客户端也可以使用死循环等待用户不断输入消息。
- 客户端一旦输入了exit，则关闭客户端程序，并释放资源。
客户端
/**
客户端
*/
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 7777);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintStream ps = new PrintStream(os);
// 客户端使用死循环等待用户不断地输入消息
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("发送消息: ");
String inp = scanner.nextLine();
// 一旦输入了exit，则关闭客户端程序，并释放资源
if (inp.equals("exit")) {
System.out.println("下线成功");
ps.close();
break;
}
ps.println(inp);
ps.flush();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
服务端
/**
服务器
*/
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String message;
// 死循环控制服务端收完消息继续等待接收下一个消息
while ((message = br.readLine()) != null) {
System.out.println("收到消息: " + message);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
多发多收(同时接受多个客户端)
思考: 案例实现了多发多收，那么是否可以同时接收多个客户端的消息？
不可以的。
因为服务端现在只有一个线程，只能与一个客户端进行通信; 并且上面代码中, 我们只连接了一个客户端然后就在死循环接受消息。
那么如何才可以让服务端可以处理多个客户端的通信需求？
引入多线程。
同时处理多个客户端消息实现架构如下:
主线程死循环不断地接收socket链接, 每成功链接一个socket, 就交给子线程处理
实现步骤如下:
优化服务器代码即可
创建一个线程类, 用来处理接收消息
public class ServerReaderThread extends Thread {
private Socket socket;
public ServerReaderThread(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String message;
// 死循环控制服务端收完消息继续等待接收下一个消息
while ((message = br.readLine()) != null) {
System.out.println("收到消息: " + message);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在服务器主线程中, 每链接到一个socket都要创建一个线程类交给子线程处理
/**
服务器
*/
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
// 1. 主线程中定义一个死循环由主线程不断地接收客户端socket管道连接
while (true) {
// 2. 每接收到一个socket管道, 都交给一个独立的子线程负责读取消息
Socket socket = serverSocket.accept();
// 交给子线程处理, 并启动子线程
new ServerReaderThread(socket).start();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
线程池优化
目前的通信架构存在什么问题？
客户端与服务端的线程模型是： 1-1的关系, 有多少客户端就会创建多少线程。
客户端并发越多，系统瘫痪的越快。
引入线程池处理多个客户端消息的架构如下:
线程池优化多发多收, 我们只需要优化服务器的代码即可:
创建一个Runnable任务类
public class ServerReaderRunnable implements Runnable {
private Socket socket;
public ServerReaderRunnable(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String message;
// 死循环控制服务端收完消息继续等待接收下一个消息
while ((message = br.readLine()) != null) {
System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() + "收到消息: " + message);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
优化服务器端代码
/**
服务器
*/
public class ServerDemo {
// 使用静态变量记录一个线程池对象
private static ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 6,
TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(2), Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() + "上线了");
// 创建Runnable任务交给线程池处理
pool.execute(new ServerReaderRunnable(socket));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
线程池优势是什么?
服务端可以复用线程处理多个客户端，可以避免系统瘫痪。
适合客户端通信时长较短的场景。
计思想, 客户端将消息发送给服务器, 再由服务器进行转发给其他客户端。